Python讀取MATLAB數據：sio.loadmat詳解

一、Matlab發展歷程

Matlab是一種高級技術計算語言和互動式環境，它最初由美國新墨西哥大學的Cleve Moler在20世紀70年代初開發。Matlab最初的目標是為科學和工程計算和可視化提供一個方便的編程環境。

Matlab在各種領域得到了廣泛的應用並且不斷發展，包括數學、計算機科學、信號處理、圖像處理、機器學習、控制系統、數據分析和表示等等。它是專業科學計算領域的首選工具之一。

二、Python讀取MATLAB文件

Matlab生成的數據能夠被導出為MATLAB格式的文件，後綴為「.mat」，這些文件通常保存高維或大量的數據。Python作為一種強大的編程語言，也能夠方便地讀取MATLAB文件。而sio.loadmat()是Python讀取MATLAB文件的重要庫，它是Scipy的工具之一，主要用於MATLAB數據類型的轉換，例如將MATLAB工作空間中的數據轉移到Python中。

使用sio.loadmat()函數時，必須先導入該函數庫。

import scipy.io as sio

接下來，使用loadmat()函數來讀取MATLAB文件，該函數需要輸入MATLAB文件所在的路徑，並且輸出結果為一個字典對象。

三、示例代碼

下面我們來看一下具體的代碼示例，首先需要準備一個MATLAB文件，並將其保存到本地。

% 在MATLAB中生成一個MATLAB文件
x = randn(1,10);
y = randn(1,10);
z = randn(1,10);
save('test.mat','x','y','z');

然後，在Python環境中使用sio.loadmat()從剛才創建的文件test.mat中讀取數據。

# 導入sio庫
import scipy.io as sio

# 讀取MATLAB文件
mat_data = sio.loadmat('test.mat')

print(type(mat_data)) # 輸出字典類型數據
print(mat_data) # 輸出字典所有數據

運行上面的代碼後，輸出結果為：

<class 'dict'>
{'__header__': b'MATLAB 5.0 MAT-file, Platform: PCWIN64, Created on: Wed Apr  7 18:22:06 2021', '__version__': '1.0', '__globals__': [], 'x': array([[ 1.63844741, -0.82079665,  1.42833094, -0.34442789,  1.782733  ,
         0.78962882,  0.64158722, -0.95624381, -0.76577213, -0.23739721]]), 'y': array([[ 1.62573143,  0.45232581,  0.27524979, -0.01739037,  0.93022409,
        -0.69991238, -1.05752794,  0.06634491,  0.88106351, -1.3589406 ]]), 'z': array([[ 0.07267808, -0.77368414, -1.66963589,  0.29331212,  1.60068462,
         0.29094474, -0.87362165, -0.8826886 , -0.25694491,  0.58791016]])}

從上面的代碼輸出結果可以看出，代碼已經成功讀取了test.mat文件，並且使用字典的形式存儲了數據。

四、總結

sio.loadmat()是Python中常用的讀取MATLAB文件的函數庫之一，能夠將MATLAB數據類型轉換為Python中的數據類型。sio.loadmat()函數需要傳入文件所在路徑，然後將生成的結果輸出為一個字典對象。

如果我們需要對MATLAB數據進行處理，就可以先在MATLAB中處理然後將結果保存為「.mat」文件，然後再在Python中讀取處理結果。這樣，就可以在兩種語言之間輕鬆地進行數據共享和傳遞了。